我正是融合的诗意吸引着我们。在一颗恒星的中心,在等离子体的漩涡中,我们找到了创造。在令人难以置信的热和压力下,氢原子碰撞在一起并融合成氦,这个过程将光照进黑暗的宇宙。当卡尔·萨根虔诚地描述了核聚变是如何让“星星开启”的?谁能抗拒在地球上创造一个微型太阳,利用核聚变反应堆让人类文明更加闪耀的大胆想法呢?
也许你听到了鼓舞人心的消息美国国家点火装置(NIF)是加州耗资30亿美元的核聚变实验项目。科学家们宣布,通过用世界上最强大的激光爆破一个胡椒粒大小的含有氢原子的球体,他们已经引起了受控聚变反应,释放出的能量比放入球体的能量还要多。但研究人员快速的警告:他们没有实现“点火”,期待已久的时刻,聚变反应将产生更多的能量比投入整个实验(192年激光,例如,需要大量的juice-about 1000倍的力量整个美国平均的时刻)。他们估计,实验中只有大约百分之一的总能量最终进入球体。
如果我们想要建造核聚变发电厂来发电,掌握点火技术显然是必要的。然而一些专家怀疑许多人说,即使在实验室环境下实现了点火,聚变反应堆在经济上也永远不可能实现:例如,一个成功的发电厂不仅要触发产生能量的反应点火,还要每秒重复多次,然后安全有效地利用释放的能量。考虑到这些巨大的障碍,也许是时候把一些注意力从诗歌上转移开,转而研究一种更平凡的方法了:核裂变,原子的分裂,同样的过程为我们有缺陷的、如今的核反应堆提供动力。
核聚变能源的支持者指出,这个过程几乎没有核扩散的风险——它的燃料是在水中发现的氢同位素。这个过程几乎不会产生任何放射性废物,因为它的最终产物氦和中子都是没有放射性的(尽管一些废物可以由聚变产物与反应堆壁相互作用产生)。聚变反应堆不会在失去动力的情况下熔化,就像在福岛第一核电站;相反,这种反应会自然地停止。强大的优点,所有。但在最近几十年里,裂变反应堆的设计已经多样化并取得了巨大的进步。支持者说,新设计可以与核聚变相媲美,从优点到优点。
所谓最实用的设计第四代核反应堆十多年前就被发现了,许多国家和工业巨头都在悄悄走向建筑业。这些设计建立在我们非常了解的物理学、经济学和许可的基础上,它们对扩散、浪费和安全问题有自己的解决方案。
杰西卡·洛弗林是数据驱动的环境组织“突破研究所”的一名分析师,她对先进的核概念(包括核聚变)进行了彻底的调查,并在最近的一份报告中与人合著。如何使核能便宜她看到了一条渐进式的前进道路,从不需要对核工业进行彻底改变的第四代设计开始。“我认为是先进的慢反应器她说,这是指使用慢化剂来减慢中子速度和实现裂变反应的核反应堆,就像今天使用的所有核电站一样。“中国只是投入了一大笔钱,雇佣了数百人从事这项工作熔盐反应堆.我想这可能会是第一个,而且会来自中国。”
从那以后,她预见到了一个世界性的转变快反应堆用再处理过的核废料或核弹头作为燃料。这需要时间,因为这需要通过建立燃料循环基础设施来“结束燃料循环”。(也许这种方法有些诗意:这些新的裂变反应堆将耗尽旧的裂变反应堆产生的有害核废料,并使其无害化。)洛弗林指出,许多这些快堆设计都有被动安全系统,在紧急情况下自然关闭裂变反应,这只会产生少量放射性不高的废物。“如果我们得到第四代,我们将有很大的改进,”她说。“我个人认为这已经足够好了,特别是如果你关闭燃料循环。”
中国已经据报道,在熔盐反应堆项目上投入了4亿美元。但在美国,一家勇敢的初创公司正在研发自己的熔融盐设计,目前公司名下只有100万美元(在发电领域这是一笔微不足道的资金)。Transatomic权力它最初是由麻省理工学院的两个核工程博士生提出的,它的创始人现在正试图筹集1500万美元来进行一轮实验,以验证它的设计。如果这些实验被证实,他们希望在国家实验室建立一个小型示范工厂。
罗斯洛克Transatomic的一位投资者表示,该公司的技术不会在物理上取得突破,从而使该公司的一个反应堆投入运行。“我们可以在三到五年内,以1亿到1.5亿美元的价格演示一个Transatomic原型。”Rothrock说,该公司的熔盐反应堆可以用核废料或低浓缩水平的新鲜铀作为燃料,有很好的商业理由烧伤和罗伊,一家自20世纪60年代以来一直从事核工程的工业公司,对其概念设计进行了审查,并获得了好评。
目前正在研究其他一些创新方法小型模块化反应堆,这可能相对便宜且易于建造。随着先进的裂变设计如此迅速地出现,继续逐步改进这项已被证实的技术,而不是向聚变能源迈出戏剧性的一步,可能更有意义。目前,这条裂变轨迹似乎能够带领我们走过几十年,也许是本世纪的剩余时间。核聚变需要如此昂贵的实验来证明其有效性,以至于我们的社会可能会认为它不值得。
但是核聚变能量的拥护者们仍然充满了大胆的言论和伟大的想法。NIF是生活项目这是一项被广泛宣传的工作,旨在设计一座使用核聚变的发电厂。洛弗林说,那里的研究人员正在为NIF实现点火后的一天做准备,届时商业发电厂将进入可能的领域。“他们会见了公用事业公司的高管、环保组织以及各行各业的人士,问他们,‘你们想从核聚变电站得到什么?”“情人说。与此同时,一群著名的国家ITER已经开始建设了吗,位于法国南部的一个大型聚变设施,专门用于从聚变中获取能量。
Rothrock实际上有两项核能投资:除了Transatomic,他还投资了南加州一家高度保密的核聚变创业公司,Tri-Alpha能源.Rothrock坚持认为,投资核聚变不是不切实际的,也不是慈善事业,而是一种真正的逐利行为。他表示:“我们仍在证明规模,证明发电的经济性,但趋势线正在朝着正确的方向发展。”Rothrock承认,聚变能的普及可能还需要一段时间。在他的有生之年,也许甚至在他孙子的有生之年,也不会是一个“烧谷仓的人”占领世界。他指出,裂变反应堆从国家实验室实验成长为成熟的工业发电站花了几十年时间,而聚变反应堆的工程挑战要大得多。尽管如此,他还是承认,核聚变是解决地球能源问题的长久之计。
生命人,三阿尔法神秘人,还有雷·罗斯洛克似乎都相信他们可以在地球上制造出一个小太阳,而且他们可以利用核聚变反应获利。他们会傻到相信吗?对着星星许愿是不是很疯狂?
伊莉莎·斯特里克兰(Eliza Strickland)是《科学与技术》杂志的副主编IEEE频谱.








